CN105222361A - 一种热泵热水器控制方法、装置和热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵热水器控制方法，包括以下步骤：检测热泵机组所处环境的温度，记为环境温度；检测水箱内的水温，记为检测温度；根据所述环境温度，将设定水温与所述检测温度之间的温差与设定阈值进行比较；如果所述温差高于或等于所述设定阈值，则发送启动信号，控制所述热泵机组启动。本发明还提供一种热泵热水器控制装置和具有热泵热水器控制装置的热泵热水器。本发明通过引入环境温度、温差、设定阈值以及温差与设定阈值之间的限定关系，优化热泵机组的启停控制方式。克服现有技术中由于温度检测不准确导致的热泵机组的不合理启停的缺陷，具有实用性高的优点。

Description

一种热泵热水器控制方法、装置和热泵热水器

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种热泵热水器控制方法、装置和热泵热水器。

背景技术

热泵热水器是一种新型热水装置。与传统太阳能热水器相比，热泵热水器不仅可以利用部分太阳能，还可以吸收空气中的热量进行加热。具体来说，热泵热水器通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热，进而与水换热制取热水。热泵热水器可以充分利用新能源，具有热效率高的优点。

现有技术中，热泵机组的动作主要通过设定水箱温度进行控制。水箱温度通过布设在水箱中部或一侧的热电偶进行测量。水箱进水口进水之后，布设有热电偶的水箱一侧的水温会很快降低，从而使得水箱温度的达到热泵机组启动条件。但是，实际上水箱中可能仍有大量满足使用温度的热水，进而造成能源的浪费。

此外，在注水的过程中，水箱中内水温是高于进水温度的，通常是一侧高一侧低的分布状态。换热器通常设置在温度较低的一侧，导致压缩机运行时冷凝压力较高，进一步降低热泵热水器的效率。综上所述，现有技术中的热泵热水器控制方法存在温度检测精度低，从而导致热泵机组启动不合理的缺点。

发明内容

本发明提供一种热泵热水器控制方法、装置和热泵热水器，用以解决现有技术热泵热水器控制中热泵机组启停不合理，进而导致热泵热水器能耗高的问题。

为实现上述目的，本发明提供的热泵热水器控制方法包括以下步骤：

检测热泵机组所处环境的温度，记为环境温度;

检测水箱内的水温，记为检测温度;

根据所述环境温度，将设定水温与所述检测温度之间的温差与设定阈值进行比较；

如果所述温差高于或等于所述设定阈值，则发送启动信号，控制所述热泵机组启动。

进一步的，在检测所述环境温度时，判断所述环境温度所属的温度区间；

若检测到所述环境温度所属的温度区间为第一温度区间，则采集水温传感器的检测温度，并判断所述检测温度与设定水温之间的温差是否大于等于第一预设值；若所述温差大于或等于第一预设值，则发送启动信号；

若检测到所述环境温度所属的温度区间为第二温度区间，则采集水温传感器的检测温度，并判断所述检测温度与设定水温之间的温差是否大于等于第二预设值；若所述温差大于或等于第二预设值，则发送启动信号；

若检测到所述环境温度所属的温度区间为第三温度区间，则采集水温传感器的检测温度，并判断所述检测温度与设定水温之间的温差是否大于等于第三预设值；若所述温差大于或等于第三预设值，则发送启动信号。

进一步的，发送所述启动信号之后，持续采集所述水温传感器的检测温度，并判断所述检测温度与设定水温之间的温差是否等于零；若检测到所述温差等于零且持续第一设定时间，则发送停止信号。

进一步的，所述第一温度区间、第二温度区间和第三温度区间的下限阈值依次递减；对应所述第一温度区间、第二温度区间和第三温度区间的所述第一预设值、第二预设值和第三预设值依次递增。

优选的，所述第一温度区间的下限阈值温度以及第二温度区间的上限阈值温度的取值范围为12至20℃，第二温度区间的下限阈值温度以及第三温度区间的上限阈值温度的取值范围为4至6℃；第一预设值的取值范围为5至8℃，第二预设值的取值范围为10至12℃，第三预设值的取值范围为15至20℃；第一设定时间为2秒。

进一步的，所述控制方法还包括：执行以下循环，直至接收开关电信号，控制所述热泵机组停机；

所述循环包括在检测到所述温差等于零且持续第一设定时间，发送所述停止信号后，持续检测所述环境温度和检测温度，判断所述环境温度所属的温度区间，并将所述温差与对应的设定阈值进行比较；如果所述温差等于或高于所述设定阈值，则再次发送启动信号，控制所述热泵机组重新启动。

本发明所提供的热泵热水器控制方法，通过引入环境温度、温差、设定阈值等多个参数以及温差与设定阈值之间的限定关系，优化热泵机组的启停控制方式。克服现有技术中由于水温传感器布设位置不准确导致的热泵机组的不合理启停的缺陷。本发明所提供的热泵热水器控制方法具有实现简单且成本低的优点。

本发明还提供一种热泵热水器控制装置，包括：

输入单元，用于检测热泵机组所处环境的温度并输出环境温度，同时检测水箱内的水温并输出检测温度；

运算单元，接收所述环境温度和检测温度，并根据所述环境温度，将设定水温与所述检测温度之间的温差与设定阈值进行比较；

输出单元，如果所述温差高于或等于所述设定阈值，则发送启动信号，控制所述热泵机组启动。

进一步的，所述运算单元还用于判断所述环境温度所属的温度区间；若所述环境温度属于第一温度区间，则进一步判断所述温差是否大于等于第一预设值；若所述环境温度属于第二温度区间，则进一步判断所述温差是否大于等于第二预设值；若所述环境温度属于第三温度区间，则进一步判断所述温差是否大于等于第三预设值；

所述输出单元，用于在所述运算单元判断所述环境温度所属的温度区间并判断所述温差高于或等于所述设定阈值后，发送启动信号。

进一步的，所述输入单元在所述运算单元判断所述温差等于零后，用于设定第一设定时间；

所述输出单元在所述温差等于零并持续第一设定时间后，发送停止信号，控制热泵机组停机；

所述输入单元在所述输出单元发送停机信号后，持续检测所述环境温度和检测温度；所述运算单元将所述温差与设定阈值进行比较；如果所述温差高于设定阈值，则所述输出单元再次发送启动信号，控制所述热泵机组重新启动；直至所述输出单元接收开关电信号，控制所述热泵机组停机。

本发明所提供的热泵热水器控制装置，通过输入单元、运算单元和输出单元以及热泵机组，引入环境温度、温差、设定阈值等多个参数以及温差与设定阈值之间的限定关系，优化热泵机组的启停控制方式。克服现有技术中由于水温传感器布设位置不准确导致的热泵机组的不合理启停的缺陷。

第三方面，本发明还提供一种具有热泵热水器控制装置的热泵热水器，其中热泵热水器控制装置包括输入单元，用于检测热泵机组所处环境的温度并输出环境温度，同时检测水箱内的水温并输出检测温度；运算单元，根据所述环境温度，将设定水温与所述检测温度之间的温差与设定阈值进行比较；

输出单元，如果所述温差高于或等于所述设定阈值，则发送启动信号，控制所述热泵机组启动。本发明所提供的热泵热水器具有启停合理、效率高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提出的热泵热水器控制方法第一实施例的示意图；

图2为本发明所提出的热泵热水器控制方法第二实施例的示意图；

图3为本发明所提出的热泵热水器控制方法第三实施例的示意图；

图4为本发明所提出的热泵热水器控制装置第一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的属于“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例可以通过除了这个图示或描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例一，参见图1所示为本发明所提供的一种热泵热水器的控制方法第一实施例示意流程图。如图所示，包括：

步骤S101，检测热泵机组所处环境的温度，记为环境温度Ta。通常来说，热泵机组具有压缩冷媒的压缩机，用于水和冷媒热交换的换热器，冷媒回路和供水回路等构成要素和连接路径。热泵机组的部分构成要素的连接路径构成室外机，设热泵机组所处环境的温度可以通过设置在室外机上的环境温度传感器获得。优选的,将温度传感器设置在换热器的进口处，以检测热泵机组所处环境的温度。作为备选方案，可以将温度传感器设置在热泵机组的其它设置在室外的构成要素和连接路径上，以获得热泵机组所处的环境温度Ta。

步骤S102，检测水箱内的水温，记为检测温度Tw。

步骤S103，用户根据使用需求，设定水箱内储水的设定预热温度Tset。计算设定水温Tset与检测温度Tw之间的温差δT，并将温差δT与设定阈值进行比较。由于检测温度Tw在注水后的一段时间内小于水箱内的实际水温，所以在注水后的一段时间内温差δT大于实际温差，同时沿趋近于实际温差的趋势变化。而环境温度Ta趋近于进水温度，所以同时引入环境温度Ta和对温差δT进行进一步限定的设定阈值，可以对准确度较低的检测温度Tw进行有效的校正。

步骤S104，如果温差δT高于或等于设定阈值，则发送启动信号，控制热泵机组启动。

采用本发明第一实施例所提供的热泵热水器控制方法，可以通过引入环境温度Ta和对温差δT进一步限定的设定阈值，对热泵机组的启动条件进行修正，避免热泵机组不合理的启动，进而加大热泵热水器的能耗。

实施例二，参见图2所示为本发明所提供的热泵热水器控制方法第二实施例的示意流程图。如图所示，包括：

步骤S201，首先检测热泵机组所处的环境温度，记为环境温度Ta。

步骤S202，由于环境温度Ta较高时，进水温度较高；同时，在环境温度Ta较高时，热泵机组吸热效率也提高。因此，基于上述两点原因，首先判断环境温度Ta所属的温度区间。

具体来说，环境温度Ta可以至少划分为三个区间，即Ta≥T₁，也就是环境温度Ta所属的温度区间为第一温度区间,理论值为[T₁,∞);T₁>Ta≥T_2，也就是环境温度Ta所属的温度区间为第二温度区间，理论值为[T₂,T₁)；T₂≥Ta，也就是环境温度Ta所属的温度区间为第三温度区间，理论值为(-∞,T₂]。对应的，可以理解为第一温度区间对应于夏季，气候炎热时的使用工况。第二温度区间对应于气候适宜的春秋两季的使用工况。第三温度区间对应于冬季，气候寒冷时的使用工况。

步骤S203，如果判断环境温度Ta隶属于第一温度区间或第二温度区间或第三温度区间，则采集水温传感器的检测温度Tw。

步骤S204，对应与第一温度区间、第二温度区间或第三温度区间，计算并判断检测温度Tw与设定水温Tset之间的温差δT是否大于等于对应的第一预设值TA1，或是否大于等于第二预设值TA2，或是否大于等于第三预设值TA3。

对应的，第一预设值TA1、第二预设值TA2和第三预设值TA3对应于环境温度Ta单调递减，也就是说，当环境温度Ta越高时，设定阈值呈逐渐减小的趋势。再进一步说，当环境温度Ta越高时，进水温度越高，温差δT的误差越小，也就是越接近于准确温度值，从而达到的启动条件，仅需要一个相对较小的修正值即可以进一步优化热泵机组的启停频率，实现优化能耗的目的。

步骤S205，若在环境温度隶属于第一温度区间的条件下，温差δT大于或等于第一预设值；或在环境温度隶属于第二温度区间的条件下，温差δT大于或等于第一预设值；或在环境温度隶属于第三温度区间的条件下，温差δT大于或等于第三预设值；即准确地修正了热泵机组的启动温度条件，则发送启动信号，控制热泵机组工作。

步骤S206，在热泵机组开始工作后，持续采集检测温度Tw并计算检测温度Tw与设定水温Tset之间的温差δT并判断温差δT是否等于零。

步骤S207，如果温差δT等于零，则进一步检测温差δT等于零的时间间隔是否持续第一设定时间。

步骤S208，如果判断温差δT等于零的时间间隔持续第一设定时间，则输出停机信号，控制热泵机组停机。

实施例三，参见图3所示为本发明所提供的热泵热水器控制方法第三实施例的示意流程图。如图3及前述实施例一和实施例二的描述，本实施例同样包括：

步骤S301，检测热泵机组所述的环境温度，记为环境温度Ta。

步骤S302，判断环境温度Ta所属的温度区间。

步骤S303，判断环境温度Ta所属的温度区间后，采集水温传感器的检测温度Tw。

步骤S304，根据环境温度Ta所属的温度区间，判断检测温度Tw与设定水温Tset之间的温差δT是否大于等于对应的预设值。

步骤S305，当温差δT大于或等于对应的预设值时，发送启动信号，控制热泵机组工作。

步骤S306，持续检测并计算温差δT，并判断温差δT是否等于零。

步骤S307，在温差δT等于零时，进一步检测温差δT等于零的时间间隔是否持续第一设定时间t。

步骤S308，当温差δT等于零的时间持续第一设定时间t后，发送停机信号，控制热泵机组停机。

步骤S309，热泵机组停机后，持续检测环境温度Ta和检测温度Tw，判断环境温度Ta所属的温度区间；计算检测温度Tw和设定温度Tset之间的温差δT，并将温差δT与对应的第一预设值、第二预设值和第三预设值进行比较；如果温差δT等于或高于对应的第一预设值、第二预设值和第三预设值，则再次发送启动信号，控制热泵机组重新启动。

步骤S309，执行上述循环，直至接收开关电信号，控制热泵机组停机。

通过上述实施例，可以通过引入环境温度Ta和对温差δT进一步限定的设定阈值，优化热泵机组的启停控制方式，避免由于检测温度Tw过快下降，导致检测温度不准确，在水箱中还存在可以使用的热水的情况下，热泵机组的无谓启动。从而优化热泵机组的能耗，达到节能的技术效果。同时，上述循环可以实时检测不同季节，以及一天中不同时段的环境温度，对应地自动启动热泵机组，使用方便，实用性高。

本发明上述三个实施例中，优选的，第一温度区间的下限阈值温度以及第二温度区间的上限阈值温度T₁的取值范围为12至20℃；第二温度区间的下限阈值温度以及第三温度区间的上限阈值温度T₂的取值范围为4至6℃。对应的，第一预设值TA1的取值范围为5至8℃；第二预设值TA2的取值范围为10至12℃；第三预设值TA3的取值范围为15至20℃。第一设定时间t优选为2秒。

本发明同时还提供一种热泵热水器控制装置。参见图4所示，该控制装置包括：

输入单元10，输入单元10包括环境温度传感器101，用于检测热泵机组所处的环境的温度Ta并输出环境温度Ta；还包括水温传感器102，用于检测热泵热水器水箱中的水温Tw并输出检测温度Tw。

运算单元20，运算单元20根据环境温度Ta，将设定水温Tset与检测温度Tw之间的温差δT与设定阈值进行比较。运算单元20可以由热泵热水器的控制器来实现。具体来说，运算单元20首先接收输入单元10中环境温度传感器和水温传感器输出的环境温度Ta和检测温度Tw，然后判断环境温度Ta所属的温度区间。若环境温度Ta属于第一温度区间，即Ta≥T_1，则运算单元20进一步判断温差δT是否大于等于第一预设值TA1；若环境温度Ta属于第二温度区间，即T₁>Ta≥T_2，则运算单元20进一步判断温差δT是否大于等于第二预设值TA2;若环境温度Ta属于第三温度区间T₂≥Ta，则运算单元20进一步判断温差δT是否大于等于第三预设值TA3。

优选的，第一温度区间的下限阈值温度以及第二温度区间的上限阈值温度T₁的取值范围为12至20℃；第二温度区间的下限阈值温度以及第三温度区间的上限阈值温度T₂的取值范围为4至6℃。对应的，第一预设值TA1的取值范围为5至8℃；第二预设值TA2的取值范围为10至12℃；第三预设值TA3的取值范围为15至20℃。

热泵热水器控制装置还包括输出单元30。输出单元30也可以由热泵热水器的控制器实现或具有同样功能的单片机或集成电路实现。输出单元30用于在运算单元20判断环境温度Ta所属的温度区间并判断所述温差δT高于或等于第一预设值TA1,TA2或TA3后，发送启动电信号，控制热泵机组40启动。

热泵机组40启动后，输入单元10中的水温传感器102持续生成检测温度Tw，运算单元20将检测温度Tw和设定温度Tset进行比较。进一步的，输入单元10中还包括一计时单元103，计时单元103中设定有第一设定时间t。在运算单元20判断温差δT等于零时，计时单元103开始工作并输出定时信号至运算单元20，运算单元20判断温差δT等于零是否持续第一设定时间t。如果温差δT持续第一设定时间t，输出单元30发送停止信号，控制热泵机组40停机。其中，计时单元103可以由热泵热水器的控制器实现，也可以由可以实现相同功能的集成电路或单片机实现。

进一步的，输入单元10中的环境传感器101和水温传感器102在输出单元30发送停止信号后，持续检测热泵机组40所处的环境温度Ta以及检测温度Tw。运算单元20判断环境温度Ta所属的温度区间，并计算检测温度Tw和设定温度Tset之间的温差δT。如果运算单元20判断温差δT再次高于设定阈值，例如与第一温度区间、第二温度区间及第三温度区间对应的第一预设值TA1，TA2及TA3，则再次发送启动信号，控制热泵机组40重新启动，直至运算单元20判断温差δT等于零且持续第一设定时间t,输出单元30发送停止信号，控制热泵机组40停机。本实施例所提出的热泵热水器控制装置执行以上循环，直至输出单元30接收开关电信号，控制所述热泵机组停机。

本实施例所公开的热泵热水器控制装置，通过引入环境温度Ta，温差δT以及对温差δT进行进一步限定的设定阈值等多个参数修正了检测温度Tw和实际水温的误差，避免了不准确的检测温度导致的热泵机组40的不合理启停。通过输入单元10、运算单元20、输出单元30以及热泵机组40的配合，实现了热泵热水器热泵机组40的合理启停，提高了能源利用率，实现了较好的节能效果。

本发明同时还提供了一种热泵热水器，该热泵热水器包括上述实施例所公开的热泵热水器控制装置。该热泵热水器控制装置的具体结构参见上述实施例及说明书附图的具体描述，该热泵热水器控制装置可以实现上述热泵热水器控制装置的技术效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种热泵热水器控制方法，其特征在于，

检测热泵机组所处环境的温度，记为环境温度;

检测水箱内的水温，记为检测温度;

根据所述环境温度，将设定水温与所述检测温度之间的温差与设定阈值进行比较；

如果所述温差高于或等于所述设定阈值，则发送启动信号，控制所述热泵机组启动。

2.根据权利要求1所述的热泵热水器控制方法，其特征在于：在检测所述环境温度时，判断所述环境温度所属的温度区间；

若检测到所述环境温度所属的温度区间为第一温度区间，则采集水温传感器的检测温度，并判断所述检测温度与设定水温之间的温差是否大于等于第一预设值；若所述温差大于或等于第一预设值，则发送启动信号；

若检测到所述环境温度所属的温度区间为第二温度区间，则采集水温传感器的检测温度，并判断所述检测温度与设定水温之间的温差是否大于等于第二预设值；若所述温差大于或等于第二预设值，则发送启动信号；

若检测到所述环境温度所属的温度区间为第三温度区间，则采集水温传感器的检测温度，并判断所述检测温度与设定水温之间的温差是否大于等于第三预设值；若所述温差大于或等于第三预设值，则发送启动信号。

3.根据权利要求2所述的热泵热水器控制方法，其特征在于，发送所述启动信号之后，持续采集所述水温传感器的检测温度，并判断所述检测温度与设定水温之间的温差是否等于零；若检测到所述温差等于零且持续第一设定时间，则发送停止信号。

4.根据权利要求3所述的热泵热水器控制方法，其特征在于，所述第一温度区间、第二温度区间和第三温度区间的下限阈值依次递减；对应所述第一温度区间、第二温度区间和第三温度区间的所述第一预设值、第二预设值和第三预设值依次递增。

5.根据权利要求4所述的热泵热水器控制方法，其特征在于，所述第一温度区间的下限阈值温度以及第二温度区间的上限阈值温度的取值范围为12至20℃，第二温度区间的下限阈值温度以及第三温度区间的上限阈值温度的取值范围为4至6℃；第一预设值的取值范围为5至8℃，第二预设值的取值范围为10至12℃，第三预设值的取值范围为15至20℃；第一设定时间为2秒。

6.根据权利要求3所述的热泵热水器控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：执行以下循环，直至接收开关电信号，控制所述热泵机组停机；

所述循环包括在检测到所述温差等于零且持续第一设定时间，发送所述停止信号后，持续检测所述环境温度和检测温度，判断所述环境温度所属的温度区间，并将所述温差与对应的设定阈值进行比较；如果所述温差等于或高于所述设定阈值，则再次发送启动信号，控制所述热泵机组重新启动。

7.一种热泵热水器控制装置，其特征在于，包括：

输入单元，用于检测热泵机组所处环境的温度并输出环境温度，同时检测水箱内的水温并输出检测温度；

运算单元，接收所述环境温度和检测温度，并根据所述环境温度，将设定水温与所述检测温度之间的温差与设定阈值进行比较；

输出单元，如果所述温差高于或等于所述设定阈值，则发送启动信号，控制所述热泵机组启动。

8.根据权利要求7所述的热泵热水器控制装置，其特征在于，

所述运算单元还用于判断所述环境温度所属的温度区间；若所述环境温度属于第一温度区间，则进一步判断所述温差是否大于等于第一预设值；若所述环境温度属于第二温度区间，则进一步判断所述温差是否大于等于第二预设值；若所述环境温度属于第三温度区间，则进一步判断所述温差是否大于等于第三预设值；

所述输出单元，用于在所述运算单元判断所述环境温度所属的温度区间并判断所述温差高于或等于所述设定阈值后，发送启动信号。

9.根据权利要求8所述的热泵热水器控制装置，其特征在于，所述输入单元在所述运算单元判断所述温差等于零后，用于设定第一设定时间；

所述输出单元在所述温差等于零并持续第一设定时间后，发送停止信号，控制热泵机组停机；

所述输入单元在所述输出单元发送停机信号后，持续检测所述环境温度和检测温度；所述运算单元将所述温差与设定阈值进行比较；如果所述温差高于设定阈值，则所述输出单元再次发送启动信号，控制所述热泵机组重新启动；直至所述输出单元接收开关电信号，控制所述热泵机组停机。

10.一种热泵热水器，其特征在于，包括权利要求7-9任一项所述的热泵热水器控制装置。